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1、第2章机械传动装置的总体设计机械传动装置总体设计的任务是确定传动方案(分析和拟定传动装置的运动简图),选择电动机型号;计算总传动比,合理分配各级传动比以及计算传动装置的运动和动力参数,为计算各级传动件、设计和绘制装配草图提供条件。2.1分析和拟定传动方案一般机器通常是由原动机、传动装置和工作机构三部分组成的。如图1-la)电动绞车运动简图所示,它主要由原动机(电动机)1,传动装置(带传动十双级圆柱齿轮减速器)2、3和工作机构(卷筒)5三部分组成。又如图l・lb)带式输送机运动简图所示,它主要由原动机(电动机)1,传动装置(蜗杆减速器+开式圆柱齿轮传动)4和5,工作机构(卷筒+输送带)6三部分组
2、成。各部件间由联轴器连接。传动装置是介于原动机和工作机构之间的中间装置。机械传动装置用来实现变速(减速或增速)以及运动形式的转变,以使工作机构能够完成预定的运动,同时它还把原动机输出的功率和扭矩传递到工作机,以实现能量的转变或完成有用功。因此,传动装置是机器的主要组成部分。实践证明,传动装置的重最和成本通常在整台机器中占有很大的比重,机器的工作性能、制造成本和运行费用在很大程度上也取决于传动装置的性能、质量及设计布局的合理性。由此可见,合理拟定传动方案具有重要意义。机械装置的传动方案通常由运动简图表示,如图1-la)为电动绞车运动简图,图1-lb)为带式输送机运动简图。传动方案的运动简图不仅明
3、确地表示了各部件的组成和连接关系以及组成机器的原动机、传动装置和工作机三者之间运动和力的传递关系,而且也是传动装置中各零部件设计的重要依据。实现工作机预定的运动是拟定传动方案最基本的要求。但满足这个要求可以有不同的机构类型,不同的顺序和布局,以及在保证总传动比相同的前提下分配各级传动机构以不同的分传动比来实现的诸多方案。这就需要将各种传动方案加以分析比较,针对具体情况择优选定。合理的传动方案,除应满足工作机的性能要求,适应工作条件,工作可靠外,还应使结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维护便利等。要同时满足这些要求,常常是比较困难的。因此,要通过分析比较多种传动方案,选择其
4、中最能满足众多要求的合理传动方案,作为最终确定的传动方案。例如,表2-1为带式运输机四种传动方案的比较。分析和选择传动机构的类型是拟定传动方案的重要一环,通常应考虑机器的动力、运动和其他要求,再结合各种传动机构的特点和适用范围,分析比较,合理选择。为便于选型,将常用传动机构的主要性能及适用范围列于表2-2,常用减速器的型式、特点及其应用列于表2-3o对采用几种传动型式组成的多级传动,拟定运动简图时应合理布置其传动顺序。通常考表2・1带式运输机四种传动方案的比较方案⑹方案(c)传动特点采用二级圆锥一圆柱齿轮减速传动,传动特点与方案(b)类同,但加工圆锥齿轮比圆柱齿轮困难,成本咼。方案(a)采用一
5、级带传动和一级闭式齿轮传动,该方案外廓尺寸较大,带传动有减振和过载保护作用,但不适合繁重的工作要求和恶劣的工作环境。采用二级圆柱齿轮减速传动,该方案结构尺寸小,传动效率高z适合于在繁重及恶劣的环境下长期工作,且使用维护方便。方案(d)采用一级蜗杆减速器,该方案结构紧凑,但传动效率低,功率损耗大,不适合长期连续工作的场合。这四种方案虽然都能满足带式运输机的要求,但结构尺寸、性能指标、经济性等都不完全相同•要根据具体的工作要求选择较好的传动方案。表2-2常用传动机构的主要性能及适用范围性能指标传动机构平带传动V带传动圆柱摩擦轮传动链传动齿轮传动蜗杆传动功率P/kW(常用值)小(<20)中(<100
6、)小(S20)中(。0)大(最大达50000)小(S50)单级传动比:圆柱圆锥常用值2~42~42~42~53~52~310-40最大值57568580传动效率参见表13-5许用线速度v/(m・s‘)<25<25-30<15-25<20-406级精度直齿S18非直齿W365级精度达100滑动速度从15~35夕卜廓尺寸大大大大小小传动精度低低低中等高高工作平稳性好好好差一般好自锁能力无无无无无过载保护有有有无无无使用寿命短短短中等长中等缓冲吸振能力好好好一般差差制造及安装精度低低中等中等高高要求润滑条件不需不需—般不需中等高高环境适应性不能接触酸、碱、油类和爆炸性气体好一般一般表2・3常用减速器
7、的型式、特点及其应用名称运动简图推荐传动比范围圆柱齿轮.—■直齿:i<5斜齿、人字齿:i<7特点及应用齿轮可制成直齿、斜齿或人字齿。传递功率可达数万千瓦,效率较高,工艺简单,精度易于保证,一般工厂均能制造,应用广泛。箱体常用铸铁制造,单件或小批量生产时可采用焊接结构。支承多采用滚动轴承,只有高坊純動铮。下置式蜗杆㊀心10〜70上置式蜗杆传动比大,结构简单,尺寸紧凑,但效率较低,适用于载荷较小、间歇